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JP2841270B2 - 耐食性及び熱間加工性に優れた銅基合金並びに該合金を用いたバルブ部品 - Google Patents

耐食性及び熱間加工性に優れた銅基合金並びに該合金を用いたバルブ部品

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JP2841270B2
JP2841270B2 JP6015743A JP1574394A JP2841270B2 JP 2841270 B2 JP2841270 B2 JP 2841270B2 JP 6015743 A JP6015743 A JP 6015743A JP 1574394 A JP1574394 A JP 1574394A JP 2841270 B2 JP2841270 B2 JP 2841270B2
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copper
alloy
hot workability
dezincification
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節男 金子
一明 矢島
和彦 小林
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、腐食水溶液存在下で使
用しても黄銅の脱亜鉛腐食への優れた耐食性及び熱間加
工性に優れた銅基合金並びに該合金を用いたバルブ部
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、Pb入り黄銅は、鍛造性などの
優れた性質から広く使用されているが、腐食液雰囲気中
で脱亜鉛腐食を起す欠点がある。そのために限られた用
途においてのみ使用されているのが実情である。従来よ
り使用されてきた耐脱亜鉛腐食黄銅は、満足な耐脱亜鉛
腐食性を示さないものであったり、Feなどの製造上の
不可避不純物を極力低く抑えるため、原材料コストが高
いバージン配合などをしなければならない等の課題を有
していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した実
情に鑑みて開発したものであり、その目的とするところ
は、Pb入り黄銅本来の鍛造性を有し、原材料コストを
より安価にしたものであると共に、優れた耐脱亜鉛腐食
性を有した銅基合金を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1における発明は、Cu59.0〜62.0%、Pb
0.5〜4.5%、P0.05〜0.25%、Sn0.5〜2.0%、Ni0.
05〜0.30%を含有し、残りがZnと不可避不純物からな
る組成(以上重量%)を有し、α+β組織が均一に細分
化されている銅基合金である。また、請求項2における
発明は、Cu59.0〜62.0%、Pb0.5〜4.5%、P0.05〜
0.25%、Sn0.5〜2.0%、Ni0.05〜0.30%、Ti0.02
〜0.15%を含有し、残りがZnと不可避不純物からなる
組成(以上重量%)を有し、α+β組織が均一に細分化
されている銅基合金である。更に、請求項3における発
明は、Cu59.0〜62.0%、Pb0.5〜4.5%、P0.05〜0.
25%、Sn0.5〜2.0%、Ni0.05〜0.30%を含有し、残
りがZnと不可避不純物からなる組成(以上重量%)を
有した銅基合金を材料としてバルブ部品を製造するよう
にした銅基合金を用いたバルブ部品である。また、請求
項4における発明は、Cu59.0〜62.0%、Pb0.5〜4.5
%、P0.05〜0.25%、Sn0.5〜2.0%、Ni0.05〜0.30
%、Ti0.02〜0.15%を含有し、残りがZnと不可避不
純物からなる組成(以上重量%)を有した銅基合金を材
料としてバルブ部品を製造するようにした銅基合金を用
いバルブ部品である。
【0005】
【作用】上記した本発明における銅基合金の組成範囲と
その理由について説明をする。 Cu:Cu量を増加させる程、耐脱亜鉛腐食性は高まる
が、CuはZnよりも材料単価が高価であり、原材料コ
ストを低く抑えるためであることと本発明合金の主用途
である熱間鍛造性も良好であることを考慮して、Cu組
成範囲を59.0〜62.0%とした。中でも、60.5〜61.5%の
範囲が好ましい。
【0006】Pb:Pbは鍛造製品の切削加工性を向上
させるために添加する。0.5%以下では切削性が好まし
くなく、また、あまり多く添加すると引張り強さ、伸び
及び衝撃値が低下してしまうので、Pb組成範囲を0.5
〜4.5%とした。中でも、1.6〜2.4%の範囲が好まし
い。
【0007】P:Pは、耐脱亜鉛腐食性を向上させるた
めに添加した。表1及び表2に示す様に添加する程、耐
脱亜鉛腐食性は向上するが、添加したPの一部が堅くて
脆いCu3P相として合金中に存在してしまうため、本
発明合金の主用途である鍛造性に悪影響を及ぼす事なく
満足な耐脱亜鉛腐食性を示すP組成範囲を0.05〜0.25%
とした。中でも、0.07〜0.10%の範囲が好ましい。
【表1】
【表2】 表1のサンプルは、Cu、Pb、Ni、Ti、Zn量を
略一定にした鋳物サンプルであり、脱亜鉛試験は、IS
O規格脱亜鉛試験法で行った。
【0008】Sn:Snは、耐脱亜鉛腐食性を向上させ
るために添加した。表3及び表4に示すように、添加す
る程、耐脱亜鉛腐食性は向上するが、SnはZnよりも
材料単価が高価であり、原材料コストを低く抑えるため
極力低く抑える必要がある。脱亜鉛腐食を抑制するC
u、Pとの兼合いで最も良好な耐脱亜鉛腐食性を示すS
nの範囲を0.5〜2.0%とした。中でも、1.0〜1.5%の範
囲が好ましい。
【表3】
【表4】 表3のサンプルは、Cu、Pb、Ni、Ti、Zn量を
略一定にした鋳物サンプルであり、脱亜鉛試験は、IS
O規格脱亜鉛試験法で行った。
【0009】Ni:Niは、添加することにより直接耐
脱亜鉛腐食性に効果がある。また、一方で鋳塊状態での
組織を微細化し、α+β組織の均一細分化が可能であ
り、その後の押出、造等の加工により均一に細かく分
散し、耐脱亜鉛性に効果がある。そこで、Niの組成範
囲を0.05〜0.30%とした。中でも、0.05〜
0.10%の範囲が好ましい。
【0010】Ti:Niとの相乗効果でβ相の均一細分
化の効果を助長させるため添加した。Ti組成範囲を0.
02〜0.10%または0.02〜0.15%とした。Ni、Tiを添
加することにより鋳塊組織が細分化されることを組織写
真に示す。図1は、従来の黄銅材におけるJISC37
71の鋳塊組織写真を示し、図2は、第一の発明におけ
る銅基合金でCu60.5、Pb2.1、P0.10、Sn1.2、N
i0.12(wt%)を含有した鋳塊組織写真を示し、図3
は、第二の発明における銅基合金でCu60.5、Pb2.
1、P0.10、Sn1.2、Ni0.20、Ti0.06(wt%)の
鋳塊組織写真をそれぞれ示す。図4は、従来例における
JISC3771のミクロ組織写真(×300)、図5
は、第一の発明のミクロ組織写真(×200)、図6
は、第二の発明のミクロ組織写真(×200)である。
【0011】製造上、Feなどの不可避不純物は、合計
で0.8%以下にすることが好ましい。この範囲は、通
常、公知のJIS規格成分範囲内で一般黄銅を製造して
いる限り、特別なことをしなくても可能である。また、
これは製造コストを低く抑えることであり、耐脱亜鉛腐
食性を向上させるためにPを用いたのは、原材料が安価
であり、また、微量な添加量で満足な耐脱亜鉛腐食性を
示すためである。本発明における製造法は、上記組成合
金鋳塊を公知の方法の一例として、ビレット加熱温度70
0℃で押出・抽伸・熱間鍛造後熱処理し、鍛造製品内部
応力除去を十分に行うことによって実施される。
【0012】
【実施例】本発明における耐食性及び熱間加工性に優れ
た銅基合金を適用した実施例を実験例並びに比較例と共
に説明する。表5に熱間鍛造性試験、脱亜鉛腐食性試験
の結果を示す。各サンプルとも上記した公知の製造法で
製造したものであり、250mm径ビレットから24Фの棒に
押出温度700℃で押出し、断面減少率10%で抽伸後、加
熱温度720℃で熱間鍛造成型をし、10倍率の実体顕微鏡
により成型性を確認した。なお、成型性は、公知のJI
SC3771(サンプルNo.1)を基準とし、鍛造成
型性が同等のものを○印、劣るものを×印として示し
た。
【0013】鍛造後、各サンプルを475℃×5.0Hrの条
件で熱処理し、鍛造製品内部応力除去し、脱亜鉛試験を
行った。熱処理は、電気炉を用いて所定温度に所定時間
保持後、放冷した。脱亜鉛試験は、各試験片をISO規
格脱亜鉛試験と同様の75±3℃の2.5ml(1%Cucl2
溶液)/試験片暴露面積(mm2)に浸漬し、その脱亜鉛深
さを測定した。脱亜鉛深さが75μm以下を◎印、75〜200
μmを○印、200μm以上を×印として示した。
【0014】
【表5】 サンプルNo.1は、Cu量が低く、p、Niを含有し
ていないため耐脱亜鉛性が劣る。No.2〜No.4
は、Cu量とP量との関係が鍛造性に悪影響を与える比
であるので鍛造性が劣る。No.5は、Snを含有して
いないため耐脱亜鉛性が劣る。No.6は、Pを含有し
ていないため耐脱亜鉛性が劣る。No.11〜 No.
13は、Cu量が低いため耐脱亜鉛性が劣る。No.7
〜No.10は、鍛造性、耐脱亜鉛性共に優れている。
図7は、従来の鍛造用黄銅(C3771)をISO−6
509法である脱亜鉛試験で行った脱亜鉛腐食部の写真
(×50)であり、同写真によると、1100μm程度
の脱亜鉛腐食部1が確認された。図8は、本発明におけ
る鍛造用耐脱亜鉛黄銅をISO−6509法である脱亜
鉛試験で行った脱亜鉛腐食部の写真(×200)であ
り、同写真によると、22.5μm程度の脱亜鉛腐食部
2が表れ、優れた耐脱亜鉛腐食効果が確認された。以上
のことから明らかのように、第一の発明並びに第二の発
明における銅基合金は、ステム、弁座、ジスク等のバル
ブ部品、建築資材や電気・機械部品、船舶用部品、給湯
器機などの温水関連機器や塩水ラインなどのように、脱
亜鉛腐食が発生する機器などの部材・部品或はその他の
機器類に広く適用することができる。
【0015】
【発明の効果】従って、本発明によると、Pb入り黄銅
本来の鍛造性を有し、熱間加工性に優れ、原材料コスト
をより安価にすることにより経済性にも富み、また、優
れた耐食性及び熱間加工性に優れた顕著な効果を奏する
銅基合金を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の黄銅棒であるJISC3771の鋳塊組
織写真(×200)である。
【図2】第一の発明における銅基合金の鋳塊組織を示し
た写真である。
【図3】第二の発明における銅基合金の鋳塊組織を示し
た写真である。
【図4】従来の黄銅棒であるJISC3771のミクロ
組織写真(×200)である。
【図5】第一の発明のミクロ組織写真(×200)であ
る。
【図6】第二の発明のミクロ組織写真(×200)であ
る。
【図7】従来の鍛造用黄銅(C3771)をISOー65
09法である脱亜鉛試験で行った脱亜鉛腐食部の写真(×
50)である。
【図8】第一、第二の発明における鍛造用耐脱亜鉛黄銅
をISOー6509法である脱亜鉛試験で行った脱亜鉛腐食
部の写真(×200)である。
【符号の説明】
2 脱亜鉛腐食部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 和彦 長野県茅野市宮川字小早川7377番地 株 式会社キッツ 茅野工場内 (56)参考文献 特開 平1−272734(JP,A) 特開 平6−108184(JP,A) 米国特許4101317(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 9/00 - 9/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cu59.0〜62.0%、Pb0.5
    〜4.5%、P0.05〜0.25%、Sn0.5〜
    2.0%、Ni0.05〜0.30%を含有し、残りが
    Znと不可避不純物からなる組成(以上重量%)を有
    し、α+β組織が均一に細分化されていることを特徴と
    する耐食性及び熱間加工性に優れた銅基合金。
  2. 【請求項2】 Cu59.0〜62.0%、Pb0.5
    〜4.5%、P0.05〜0.25%、Sn0.5〜
    2.0%、Ni0.05〜0.30%、Ti0.02〜
    0.15%を含有し、残りがZnと不可避不純物からな
    る組成(以上重量%)を有し、α+β組織一均一に細
    分化されていることを特徴とする耐食性及び熱間加工性
    に優れた銅基合金。
  3. 【請求項3】 Cu59.0〜62.0%、Pb0.5〜4.5%、P
    0.05〜0.25%、Sn0.5〜2.0%、Ni0.05〜0.30%を含
    有し、残りがZnと不可避不純物からなる組成(以上重
    量%)を有した銅基合金を材料としてバルブ部品を製造
    するようにしたことを特徴とする耐食性及び熱間加工性
    に優れた銅基合金を用いたバルブ部品。
  4. 【請求項4】 Cu59.0〜62.0%、Pb0.5〜4.5%、P
    0.05〜0.25%、Sn0.5〜2.0%、Ni0.05〜0.30%、T
    i0.02〜0.15%を含有し、残りがZnと不可避不純物か
    らなる組成(以上重量%)を有した銅基合金を材料とし
    てバルブ部品を製造するようにしたことを特徴とする耐
    食性及び熱間加工性に優れた銅基合金を用いたバルブ部
    品。
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